微觀北京丨一粒種子的太空之旅

微觀檔案

姓名:航麥247

出生日期:2016年

現居住地:北京順義等地

微觀案例「上過天」的科研種子,也能「下地裡」結出碩果

中國農業科學院展出「上過天」的小麥種子,前排右二是航麥247,在北京順義等地種植。新京報記者 王子誠 攝中國農業科學院展出「上過天」的小麥種子,前排右二是航麥247,在北京順義等地種植。新京報記者 王子誠 攝

我是一粒種子,和世上億萬種子一樣普通。

但我又與眾不同,曾神奇地離開地球在太空遨遊,又重新回到地球的懷抱。從此,我真正有了自己的名字——「航麥247」,有時候,北京的科學家們也會直接叫我「太空種子」。

上天

上天之前,我沒有名字。小麥,是我和兄弟們的統稱。整個種植季,我躺在麥田里百無聊賴,長高、長壯、結穗、等待收割。

大概在1萬年前的兩河流域,一次重大的選擇徹底改變了我們。我的祖先和人類相遇相知,小麥和人,建立了這個世界上最早的連接關係。

而當我的先輩被人類馴化之後,選擇的過程急劇加快,只用1萬年,小麥就成為世界第一大糧食作物。

隨著技術的發展,人類開始認識基因,漸漸挖掘出小麥基因中藏著的秘密,並且進行人為干預。這樣的方式,被稱為「誘變」,誘變的方法有很多,雜交便是其中一種。

而我要面對的,是一種更高效的誘變方式——空間誘變,通常稱為太空育種。

航天育種小麥耐鹽堿對比實驗。新京報記者 王子誠 攝航天育種小麥耐鹽堿對比實驗。新京報記者 王子誠 攝

一粒種子要登天絕非易事,要經歷一重重最嚴苛的選拔。和我競爭的,有已經成熟的品種,也有許多在試驗田中表現優秀的種子。

遺傳穩定性是最難的一關,也是最重要的一關。科學家們稱之為純度,只有純度足夠好的,才能把那些優異的性狀遺傳給下一代,而這樣的種子,在太空中發生突變之後,也更容易分辨出哪些是誘變的結果,哪些是本身的變化。

這樣的流程已經很成熟。從1987年開始,中國第一次進行空間誘變育種,已經有無數種子經歷了同樣的檢測和篩選,最終登上太空,在星海中完成突變。我驕傲,我是其中的一顆。

2006年夏天,我從重重篩選中脫穎而出,從北京到達了酒泉,那是我們的啟航之地。和我一起的,一共有9大類,2000多份種子,總重215公斤。育種科學家們將各種不同的種子單獨分裝,到達酒泉之後,還要再經歷一次分裝。我們被分成2公斤重的小包裝,大概有幾千粒小麥在一起,包裝的外面,還有一層防水層,這是防備回歸時掉落水中而準備的。

2006年9月3日,下午3點,太空艙開始劇烈震動,火箭啟動了。火箭搭載的衛星,叫作「實踐8號」,是中國第一顆專用於航天育種的返回式衛星。我們搭乘的可是「專星」!

蛻變

9分49秒,是從地面到太空的時間。

在密閉的太空艙里,我們擺脫了地心引力,飄了起來,從大地躍遷到宇宙,一步登天的滋味妙不可言。

在太空中,「實踐8號」飛行了15天,近地點180公里,遠地點480公里。480公里也是我們去過的離地球最遠的地方,這裏依然有極其稀薄的空氣,還沒有離開大氣層,但也足夠領略宇宙的玄奇,真正俯瞰大地的瑰麗了。

萬物生長靠太陽,但我從沒想過還能離太陽這麼近。

在距離地面480公里的宇宙太空中,我們經歷了最艱難的一次蛻變。

微重力是第一道關卡,當重力幾乎消失後,會發生許多變化,航天員們長期在太空中工作,要面臨骨質肌肉流失等各種各樣的「太空病」,比人類更加脆弱的種子更是如此。

還有無所不在的宇宙射線,在失去地球磁場的保護後,我們的身體直接暴露在宇宙射線中,基因深處的結構被破壞、重組。

還有許多地面上沒有的因素,促使每一粒種子完成變異。在大地上,這樣的變異可能需要億萬年時間,但這裏,時間被濃縮成了一瞬。

瑰麗壯觀的星海,還有對未來的憧憬,是嬗變的痛苦中難得的慰藉。

這或許就是讓我堅持下去的力量吧,我想做一顆有用的種子,不管這樣的成長,要付出怎樣的代價。我不能讓遠在北京等我歸來的科學家們失望。

中國農業科學院,育種科研人員正在工作。新京報記者 王子誠 攝中國農業科學院,育種科研人員正在工作。新京報記者 王子誠 攝

2006年9月24日,10時43分。

踏入宇宙355小時,在星空中飛行了900萬公里之後,我回來了。

從離開到回歸,從天上到地下,隨時間和空間流轉切換,那麼慢,又那麼快,那麼遠,又那麼近。在宇宙航行中,我完成了變異,但那究竟是怎樣的變異,我能不能成為一顆有用的種子?雖然有些忐忑,但我相信,回到北京後,那裡的科學家和院校會給出我想要的未來。之前,從這裏走出過許多優秀的種子同胞,2022年北京育種發明專利授權359件,居全國首位。相信很快,我也會成為他們中的一員。

下地

返回艙落在了四川遂寧,這是預設的回收地點,一切順利,沒有任何意外。真正的意外,來自我們這些種子的體內,無數不可預知的變異,在這15天的太空之旅中發生了,這恰恰是科學家們所需要的。

一系列交接手續之後,還沒從懵懂中回神的我已回到了北京,這裏有全國最多的農業科學家,有最高水平的農業科研機構,涉農科研院所佔全國超四分之一,作物「雙一流學科」佔全國1/3、農業領域院士數量佔全國近1/2。北京是中國的種業之都,雜交小麥技術世界領先,是我出發的地方,更是我的故鄉。

2006年,劉錄祥研究員(右二)向航天工作人員交付種子。中國農科院作科所供圖

2006年,劉錄祥研究員(右二)向航天工作人員交付種子。中國農科院作科所供圖

在北京西三環的中國農科院作科所的院子裡,我見到了當初送我出發的人,他叫劉錄祥,國家航天育種工程首席科學家,中國農業科學院作物科學研究所黨委書記、副所長。他戴著眼鏡,臉上總是掛著笑容。那笑容很熟悉,在北京的試驗田中,在作科所的實驗室里,總能看到他帶著這樣的笑容,或者下地幹活、或者做實驗。我瞭解他,就像他瞭解我一樣,在北京順義的實驗基地中,我們相處了很多年。

9月是播種的日子,我有些想念順義的土地了。

那裡的田野很遼闊,夜空很明亮。沒有大都市里的燈光汙染,沒有晝夜不息的車流,只有一群育種的科學家,和一群辛勤的農學生。他們住在農田邊上的房子裡,像真正的農民一樣,日出而作,日落而息,播種、施肥、收穫,照顧著我們這些種子。

而我,在漫步星河之後,終於回到了這裏,正趕上播種。

從加入航天育種計劃的那一刻開始,我就知道,在太空中的變異,只是這個漫長工程的第一步。然後,我將回到田間,再一次發芽、生長。在生長中,那些對人類有益的變異會被挑選出來,然後開始雜交,一代代選育,這個過程短則七八年,長則十幾年,最終,一個優異的新品種才能被選育出來。如果說,太空中的變異是第一道選擇,那麼後面的選育,才是真正的考驗。考驗太空變異的成果,也考驗一顆種子深藏在基因里的潛力。

我發現,我變矮了,但長得更快了。

和我一起登上太空的同門兄弟,也都各自有了不同的變化,有的籽粒變得更多,有的蛋白質含量變得更高。也有對人類來說不好的變化,比如變得更高,更易染病。

中國農業科學院,展廳內的航麥802。新京報記者 王子誠 攝中國農業科學院,展廳內的航麥802。新京報記者 王子誠 攝

這是必然的代價,基因里的變化無窮無盡,誰也不知道究竟會發生怎樣的變異。但北京這些種業科學家們自有辦法。

在順義的試驗田里,科學家們把我和另外一份材料結合在一起。那份材料高產、抗病性好,但是個大高個兒。在人類中,這是優勢,但在小麥中,這意味著不太能抗倒伏。而且,成熟期也晚,或許只是晚幾天,但在氣候多變的夏日裡,這可能意味著遭遇狂風暴雨的概率更高,也會因此耽誤下一季種植的時間。

2016年,在經歷了10年的培育中,我終於通過了國家審定,成為了一個獨立的優良品種,也有了自己的名字——航麥247。國家審定,就是我的成人禮。

航麥247。中國農科院作科所供圖航麥247。中國農科院作科所供圖

那一刻,我真正長大了,可以像我的前輩們一樣,走出試驗田,走進更廣袤的田野,走進農民的田地和糧倉。他們是我的楷模,有一位我尊敬的前輩,他的名字叫魯原502,和我一樣去過太空,又從中國農科院作科所的試驗田里育成,如今在全國累計種植面積近1億畝。

和這位前輩有些不同,我更適合華北的氣候。我去過山西、河北、山東,而在北京,無論是順義還是平穀,大興還是昌平,都可以說是我的主場。

北京順義,種在地裡的航麥247。中國農科院作科所供圖北京順義,種在地裡的航麥247。中國農科院作科所供圖

不知道從什麼時候開始,我變得特別耐冷,或許是那一場太空之旅,激發了自己深藏在基因里的潛能,也或許是本來就有的能力,只是以前從未發現。

2022年的冬天,北京的氣溫冷得讓我打戰,斷崖式的降溫後,許多麥苗倒在了風雪中,再也沒有返青的機會。而我還在,低溫過後,我加快了成長的步伐。

那一年的風雪之後,北京順義一位名叫祝濤的農場主,和我成為了穩定的種植夥伴。他種著5000多畝地,不管新品種怎樣更替,不管市場怎樣變化,他每年都會留下我,種上1000多畝。他總是跟別人說,「種這個,穩。」每當這時,我都會美美地晃動沉甸甸的頭,帶動一粒粒金黃的麥穗,在風中搖曳。

金秋9月,北京的玉米金黃待收。而我,作為一粒小麥種子,還在等待屬於我的播種生長期,我期待早日種在北京的農田里。我更期待走出北京,像我的前輩們一樣。在過去,京牌的玉米、小麥、水稻品種,佔了全國的18%、10%、5%,可以說,在全國的麥田里,有十分之一都是我的北京同胞。而我,也會成為他們中的一員。

我想,我應該感謝那段太空中的經歷。短短355個小時,和億萬年進化的時間相比不值一提,卻成了我生命中最重要的一段經歷。讓我平凡的生命發生了質變,從此書寫出不平凡的「種生」。

有幾個能像我這樣,從浩瀚銀河中而來,又重歸大地的懷抱?在我的身後,還有千千萬萬的種子等待下一步的科研與蛻變。作為種業之都北京的小小見證者、親曆者,毫無疑問,我是幸運的。

  • 微觀微聊

我國育成和審定了近300個航天新品種

(國家航天育種工程首席科學家劉錄祥)

劉錄祥在查看組培苗。新京報記者 王子誠 攝劉錄祥在查看組培苗。新京報記者 王子誠 攝

新京報:能否介紹一下我國航天育種的成績?

劉錄祥:我國自1987年以來,先後利用返回式衛星、神舟飛船、嫦娥衛星等多種航天器,累計有30多批次、數千份生物材料的空間搭載誘變。1998年,我國審定了第一個航天水稻品種,目前,已經在主要糧棉油、菜瓜果和牧草等十幾種植物上育成和審定了近300個航天新品種,其中水稻165個、小麥58個、大豆32個、玉米11個。利用航天育種方法培育的農作物,年度種植面積大約在3000萬畝。

新京報:其中有沒有讓你印象深刻的,或者優秀的航天育種種子?

劉錄祥:例如小麥新品種魯原502,是利用空間誘變技術與常規育種相結合育成的高產、廣適、優質品種,已經累計推廣9800多萬畝,增產49億公斤,增收110多億元。

新京報:從事航天育種多年,你自身有何感想?

劉錄祥:星辰大海中有無限可能。目前我們主要利用宇宙空間的特性,為地面上的農業生產選育更好的品種,但同時,我們的科學家們也開始了新的征程,為未來的太空航行,培育可以在太空中種植的作物。

新京報記者 周懷宗

編輯 張樹婧 校對 張彥君